JP2008062447A

JP2008062447A - 射出成形機

Info

Publication number: JP2008062447A
Application number: JP2006240699A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Taniguchi; 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: JP4820719B2

Abstract

【課題】計量工程時（背圧制御時）の樹脂圧の検出精度を向上させること。
【解決手段】加熱シリンダの後部を固定したヘッドストックと、射出用駆動源を搭載した保持ブロックと、加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュと、スクリュの後端を固定した回転体と、回転体を回転可能に保持すると共に、ヘッドストックに対して前後進可能な直動ブロックとを、備えた射出成形機において、ロードセルユニットを、ヘッドストックと保持ブロックの前端部との間に挟み込んで配置し、ロードセルユニットの一部をヘッドストックに固定すると共に、ロードセルユニットの他の一部を保持ブロックの前端部に固定した、構成をとる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インラインスクリュ式の射出成形機の射出系における、樹脂圧の検出手法にかかわる技術に関する。

インラインスクリュ式の射出成形機においては、射出工程時の射出圧や保圧を制御するため、あるいは、計量工程時の背圧を制御するために、スクリュの頭部より先の（前の）溶融樹脂の圧力を検出する必要があり、このために、ロードセル（歪み検出センサ）によって樹脂圧を検出する構成をとっている。ロードセルによる圧力検出手法（荷重検出手法）としては、スクリュと共に前後進する直動ブロックとボールネジ機構の直動部との間にロードセルユニットを配設して、樹脂圧による荷重（力）を、スクリュ、直動ブロックを介してロードセルユニットにて検出する手法を、採ることが多い。

図３は、従来のインラインスクリュ式の電動射出成形機の射出系の要部断正面図である。図３において、５１はヘッドストック、５２は、ヘッドストック５１と所定距離をおいて対向配置された保持プレート、５３は、ヘッドストック５１と保持プレート５２にその両端をそれぞれ固定され、ヘッドストック５１と保持プレート５２を一体に連結した複数本の連結・ガイド軸、５４は、連結・ガイド軸５３に挿通・案内されて、ヘッドストック５１と保持プレート５２との間で前後進可能な直動ブロック、５５は、その後部をヘッドストック５１に固定された加熱シリンダ、５６は、加熱シリンダ５５の先端に固定されたノズル、５７は、加熱シリンダ５５内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュ、５８は、スクリュ５７の後端を固定すると共に、直動ブロック５４に回転可能に保持されたプーリ付き回転体、５８ａは、プーリ付き回転体５８に一体に形成された被動プーリ、５９は、直動体５４に搭載された計量用サーボモータ、６０は、計量用サーボモータ５９の出力軸に固定されて、計量用サーボモータ５９の回転を図示せぬタイミングベルトを介して被動プーリ５８ａ（プーリ付き回転体５８）に伝達する駆動プーリ、６１は、保持プレート５２に搭載された図示せぬ射出用サーボモータの回転を直線運動に伝達するボールネジ機構、６１ａは、保持プレート５２に回転可能に保持されて、図示せぬ射出用サーボモータの回転を図示せぬプーリとタイミングベルトよりなる回転伝達機構によって伝達されるボールネジ機構のネジ軸、６１ｂは、ネジ軸６１ａに螺合されると共に、その端部をロードセルユニット６２を介して直動ブロック５８に連結されたボールネジ機構６１のナット体、６２は、直動ブロック５８とナット体６１ｂに挟持される形で配設され、その外輪部を直動ブロック５８に固定されると共に、その内輪部をナット体６１ｂに固定されたロードセルユニットであり、ロードセルユニット６２には、荷重を検出するための歪みセンサが設けられている。

図３に示す構成において、成形運転時には、図示せぬノズルタッチ／バック用モータ、ノズルタッチ／バック機構によって、加熱シリンダ５５の先端のノズル５６は、図示せぬ固定ダイプレートに取り付けられた図示せぬ固定側金型の樹脂注入口周辺に、所定の力で押し付けられている。このようなノズルタッチ状態において、計量工程時には、スクリュ５７が計量用サーボモータ５９によって回転駆動され、これによって、スクリュ５７の根本側に供給された原料樹脂が、混練・可塑化されつつ、スクリュ５７のネジ送り作用でスクリュ５７の頭部側へ移送され、スクリュ５７の頭部より前に（先に）溶融樹脂が溜まるにしたがってスクリュ５７が後退する。このスクリュ５７の後退に際して、図示せぬ射出用サーボモータが圧力フィードバック制御されて、背圧の制御が行われ、スクリュ５７の頭部より先に（前に）所定量の溶融樹脂が蓄えられた時点で、スクリュ回転は停止される。また、射出時には、図示せぬ射出用サーボモータが回転駆動されることで、ボールネジ機構６１のナット体６１ｂが前進駆動され、これによって、直動ブロック５４と一体となってスクリュ５７が前進駆動されて、スクリュ５７の頭部より先に蓄えられた溶融樹脂が金型内に射出・充填される。

そして、上記した計量工程時や射出工程時（１次射出工程時および保圧工程時）には、樹脂圧による荷重（力）は、スクリュ５７、プーリ付き回転体５８、直動ブロック５４を介してロードセルユニット６２の歪みセンサによって検出され、この歪みセンサの検出出力に基づく樹脂圧力値が算出・認知されることで、圧力制御が実行されるようになっている。

ところで、図３に示した従来技術においては、樹脂圧による荷重をスクリュ５７を介して検出するようにしているため、スクリュ５７が回転している計量工程時には、スクリュ回転による推力が生じるため、ロードセルユニット６２の歪みセンサの検出出力に基づく樹脂圧力は、実際の樹脂圧力とは一致しない。すなわち、歪みセンサの検出出力に基づく検出圧力をＰ_Lとし、樹脂の実際圧力をＰ_Aとしたとき、歪みセンサには回転するスクリュ５７による推進力（圧力）Ｐ_B（Ｐ_B＜Ｐ_A）が作用するために、歪みセンサの検出出力に基づく検出圧力をＰ_Lは、実際には、Ｐ_L＝Ｐ_A＋Ｐ_Bとなる。

ここで、スクリュ５７による推進力（圧力）Ｐ_Bは、スクリュー５７と樹脂間や加熱シリンダ５５の内面と樹脂間の摩擦力の変動などによって、変動し易く、このため、歪みセンサの検出出力に基づく検出圧力をＰ_Lを、設定された樹脂圧力と一致させるように圧力フィードバック制御しても、スクリュ５７による推進力（圧力）Ｐ_Bが変動すると、樹脂の実際圧力Ｐ_Aは、ばらつきを示すことになる。したがって、計量して貯えられた溶融樹脂の樹脂密度がばらついて、良品成形を達成する上での阻害要因となっていた。

なおまた、スクリュ５７の後退時にも、スクリュフライトが加熱シリンダ５５の外側に出ないようにするため、加熱シリンダ５５の後部側にはある程度の長さを確保する必要があり、これに合わせてヘッドストック５１の長さ（スクリュ軸方向の長さ）も、ある程度嵩むものとなっており、マシンの全長を短くする上での１つの阻害要因となっているという、指摘もあった。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、計量工程時（背圧制御時）の樹脂圧の検出精度を向上させることにある。

本発明は上記した目的を達成するために、加熱シリンダの後部を固定したヘッドストックと、射出用駆動源を搭載した保持ブロックと、加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュと、スクリュの後端を固定した回転体と、回転体を回転可能に保持すると共に、ヘッドストックに対して前後進可能な直動ブロックとを、備えた射出成形機において、ロードセルユニットを、ヘッドストックと保持ブロックの前端部との間に挟み込んで配置し、ロードセルユニットの一部をヘッドストックに固定すると共に、ロードセルユニットの他の一部を保持ブロックの前端部に固定した、構成をとる。

本発明では、ロードセルユニットを、ヘッドストックと保持ブロックの前端部との間に挟み込んで配置し、ロードセルユニットの一部をヘッドストックに固定すると共に、ロードセルユニットの他の一部を保持ブロックの前端部に固定するようにしているので、スクリュの頭部より先に貯えられた溶融樹脂の圧力による力（荷重）は、ノズル→加熱シリンダ→ヘッドストックを介してロードセルユニットに伝わり、これによって、樹脂圧による荷重（力）がロードセルユニットの歪みセンサにより検出される。上記のような力の伝達経路によって樹脂圧を検出するようになすと、図３に示した従来技術のようにスクリュ回転による推進力（圧力）の影響を全く受けないため、計量工程時の樹脂圧を正確に（精度高く）検出することが可能となり、以って、計量して貯えた溶融樹脂の樹脂密度のばらつきを可及的になくす背圧制御が行えて、良品成形に大いに貢献することが可能となる。また、ロードセルユニットをヘッドストックと保持ブロックの前端部との間に挟み込んで配置することで、加熱シリンダの最後端側をロードセルユニットの中心貫通穴内に配置することができ、マシンの全長を図３に示した従来技術よりもロードセルユニットの厚さ相当分だけ短くできる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１、図２は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるインラインスクリュ式の電動射出成形機に係り、図１は、本実施形態の電動式射出成形機の射出系の要部断正面図である。

図１において、１は、図示せぬマシンメインフレーム上に必要に応じて適宜のベース部材を介して固定され、射出系メカニズム全体を前後進可能であるように支持したレール部材、２は、レール部材１に摺動可能に介装された直動ガイド３上に固定されたヘッドストック、４は、レール部材１に摺動可能に介装された直動ガイド５上に固定されると共に、ロードセルユニット６を介してヘッドストック２に連結された保持ブロック、６は、ヘッドストック２と保持ブロック４の前端部４ａとの間に挟持されるように配置され、その外輪部６ａを保持ブロック４の前端部４ａに固定されると共に、その内輪部６ｂをヘッドストック２に固定されたロードセルユニット、７は、レール部材１に摺動可能に介装された直動ガイド８上に固定されて、ヘッドストック２に対して前後進可能とされた直動ブロック、９は、ヘッドストック２にその後部を固定され、その最後端側をロードセルユニット６の中心貫通穴６ｅ内に位置させた加熱シリンダ、１０は、加熱シリンダ９の先端に固定されたノズル、１１は、加熱シリンダ９内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュ、１２は、スクリュ１１の後端を固定すると共に、直動ブロック７に回転可能に保持された回転体、１３は、回転体１２に固定されると共に、直動ブロック７に搭載された図示せぬ計量用サーボモータの回転を、図示せぬ駆動プーリ、タイミングベルトを介して伝達される被動プーリ、１４は、保持ブロック４に搭載された射出用サーボモータ、１５は、射出用サーボモータ１４の出力軸に固定された駆動プーリ、１６は、射出用サーボモータ１４の回転を駆動プーリ１５、図示せぬタイミングベルトを介して伝達される被動プーリ、１７は、被動プーリ１６の回転（すなわち、射出用サーボモータ１４の回転）を直線運動に変換するボールネジ機構、１７ａは、保持ブロック４に回転可能に保持されると共に、その端部に被動プーリ１６を固定したボールネジ機構１７のネジ軸、１７ｂは、ネジ軸１７ａに螺合されると共に、直動ブロック７に固定されたボールネジ機構１７のナット体である。

図１に示す構成において、成形運転時には、図示せぬノズルタッチ／バック用モータ、ノズルタッチ／バック機構によって、射出系メカニズム全体はレール部材１上を前進移動させられていて、加熱シリンダ９の先端のノズル１０は、図示せぬ固定ダイプレートに固定された図示せぬ固定側金型の樹脂注入口周辺に、所定の力で押し付けられている。このようなノズルタッチ状態において、計量工程時には、スクリュ１１が図示せぬ計量用サーボモータによって回転駆動され、これによって、スクリュ１１の根本側に供給された原料樹脂が、混練・可塑化されつつ、スクリュ１１のネジ送り作用でスクリュ１１の頭部側へ移送され、スクリュ１１の頭部より前に（先に）溶融樹脂が溜まるにしたがってスクリュ１１が後退する。このスクリュ１１の後退に際して、射出用サーボモータ１４が圧力フィードバック制御されて、背圧の制御が行われ、スクリュ１１の頭部より先に（前に）所定量の溶融樹脂が蓄えられた時点で、スクリュ回転は停止される。また、射出時には、射出用サーボモータ１４が所定方向に回転駆動されることで、ボールネジ機構１７のナット体１７ｂが前進駆動され、これによって、直動ブロック７と一体となってスクリュ１１が前進駆動されて、スクリュ１１の頭部より先に蓄えられた溶融樹脂が金型内に射出・充填される。

図２は、ロードセルユニット６の取り付け構造を示している。図２に示すように、ロードセルユニット６は、外輪部６ａと、内輪部６ｂと、外輪部６ａと内輪部６ｂとをつなぐ薄板部６ｃと、薄板部６ｃに貼着された歪みセンサ６ｄと、中心貫通穴６ｅとを有し、薄板部６ｃの弾性変形量（歪み量）を歪みセンサ６ｄで検出することで、荷重（圧力）を検出するようになっている。ロードセルユニット６の内輪部６ｂは、加熱シリンダ９の最後端側の外周に所定のクリアランスをもって遊嵌されていて、外輪部６ａが保持ブロック４の前端部４ａに密着し、内輪部６ｂがヘッドストック２に密着している。また、ロードセルユニット６の外輪部６ａは、締め付けボルト１８によって保持ブロック４の前端部４ａに固定されており、内輪部６ｂは、締め付けボルト１９によってヘッドストック２に固定されている。

このようなロードセルユニット６の取り付け構造とすることで、スクリュ９の頭部より先に貯えられた溶融樹脂の圧力による力（荷重）は、ノズル１０→加熱シリンダ９→ヘッドストック２を介してロードセルユニット６に伝わり、ロードセルユニット６の薄板部６ｃに設けた歪みセンサ６ｄによって、溶融樹脂の圧力による力（荷重）を検出することができる（ここでは、溶融樹脂の圧力による力（荷重）を、引っ張り荷重として検出することになる）。

以上のように本実施形態では、ロードセルユニット６を、ヘッドストック２と保持ブロッ４クの前端部４ａとの間に挟み込んで配置し、ロードセルユニット６の内輪部６ｂをヘッドストック２に固定すると共に、ロードセルユニット６の外輪部６ａを保持ブロック４の前端部４ａに固定しているので、スクリュ１１の頭部より先に貯えられた溶融樹脂の圧力による力（荷重）は、ノズル１０→加熱シリンダ９→ヘッドストック２を介してロードセルユニット６に伝わり、これによって、樹脂圧による荷重（力）がロードセルユニット６の歪みセンサ６ｄにより検出される。上記のような力の伝達経路によって樹脂圧を検出するようにしているので、図３に示し前述した従来技術のように、スクリュ回転による推進力（圧力）の影響を全く受けないため、計量工程時の樹脂圧を正確に（精度高く）検出することが可能となる。したがつて、計量して貯えた溶融樹脂の樹脂密度のばらつきを可及的になくす背圧制御が行えて、良品成形に大いに貢献することが可能となる。また、ロードセルユニット６をヘッドストック２と保持ブロック４の前端部４ａとの間に挟み込んで配置しているので、加熱シリンダ９の最後端側をロードセルユニット６の中心貫通穴６ｅ内に配置することができ、マシンの全長を図３に示した従来技術よりもロードセルユニット６の厚さ相当分だけ短くできる。

本発明の一実施形態に係るインラインスクリュ式の電動射出成形機における射出系の要部断正面図である。本発明の一実施形態に係るインラインスクリュ式の電動射出成形機における、ロードセルユニットの取り付け構造を示す要部断面図である。従来技術によるインラインスクリュ式の電動射出成形機における射出系の要部断正面図である。

符号の説明

１レール部材
２ヘッドストック
３直動ガイド
４保持ブロック
４ａ前端部
５直動ガイド
６ロードセルユニット
６ａ外輪部
６ｂ内輪部
６ｃ薄板部
６ｄ歪みセンサ
６ｅ中心貫通穴
７直動ブロック
８直動ガイド
９加熱シリンダ
１０ノズル
１１スクリュ
１２回転体
１３被動プーリ
１４射出用サーボモータ
１５駆動プーリ
１６被動プーリ
１７ボールネジ機構
１７ａネジ軸
１７ｂナット体
１８締め付けボルト
１９締め付けボルト

Claims

加熱シリンダの後部を固定したヘッドストックと、射出用駆動源を搭載した保持ブロックと、前記加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュと、該スクリュの後端を固定した回転体と、該回転体を回転可能に保持すると共に、前記ヘッドストックに対して前後進可能な直動ブロックとを、備えた射出成形機において、
ロードセルユニットを、前記ヘッドストックと前記保持ブロックの前端部との間に挟み込んで配置し、前記ロードセルユニットの一部を前記ヘッドストックに固定すると共に、ロードセルユニットの他の一部を前記保持ブロックの前端部に固定したことを特徴とする射出成形機。
請求項１に記載の射出成形機において、
前記直動ブロックを、レール部材上を摺動可能な直動ガイド上に固定したことを特徴とする射出成形機。
請求項２に記載の射出成形機において、
前記ヘッドストックを、前記レール部材上を摺動可能な直動ガイド上に固定し、前記保持ブロックを、前記レール部材上を摺動可能な直動ガイド上に固定したことを特徴とする射出成形機。